Die Wasserstoffbrückenbindung verleiht Wasser eine Struktur mit beträchtlichem Abstand zwischen den Molekülen, wodurch es in einem festen Zustand größer wird und weniger dicht wird als in einem flüssigen. Da Wasser dichter als Eis ist, Eiswürfel schwimmen auf der Wasseroberfläche. Wasserstoffbrücken verbinden jedes Wassermolekül mit durchschnittlich 3,4 anderen Wassermolekülen, und das Gitter, das sich bildet, wenn Wasser gefriert, hat viel leeren Raum darin.
Wasser ist die einzige Flüssigkeit, die als Feststoff weniger dicht wird. Dichte bezieht sich auf die Masse eines Materials pro Volumeneinheit, und die Dichte ändert sich mit der Temperatur. Obwohl die Masse konstant bleibt, ändert sich auch der Raum oder das Volumen, den sie einnimmt, mit der Temperatur. Wenn die Temperaturen steigen, steigt auch die Schwingung der Moleküle des Materials, was zu diesem Dichteabfall führt.
Wenn jemand Eis in Wasser setzt oder es der Luft aussetzt, beginnt es im Wasser früher zu schmelzen, vorausgesetzt, das Wasser und die Luft haben identische Temperaturen. Das flüssige Wasser hat Moleküle, die dichter gepackt sind als die in der Luft, was zu einem höheren Kontakt mit dem Eis und einer schnelleren Wärmeübertragungsrate führt. Fügen Sie dies der Tatsache hinzu, dass flüssiges Wasser eine höhere Wärmeübertragungsrate hat, und die Erklärung wird klar.
